DE19835041C1 - Monitoring arrangement for wheel processes on high speed rail vehicles - Google Patents
Monitoring arrangement for wheel processes on high speed rail vehiclesInfo
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Abstract
Description
Die vor allem die Sicherheit gefährdenden Fehlfunktionen der Radabläufe, die bekanntermaßen während der Fahrt praktisch unvermeidbar auftreten können, insoweit bisher auch nicht mittels Signalgaben erfaßt werden, bedürfen zunächst einer ausführlicheren Beschreibung der ursächlichen Zusammenhänge:The malfunctions of the wheel drains that endanger safety is known to occur practically unavoidably while driving, to the extent that they have not yet been detected by means of signaling, first of all a more detailed description of the causal relationships:
An erster Stelle währe zu nennen:In the first place are:
Die unzureichende oder bereits aufgehobene Spurhaltung über den seitlichen Spur kranz des Rades zur Schiene bei direkter Entgleisungsgefahr, hervorgerufen bei spielsweise durch defekte oder nicht korrekte Weichenstellungen.The insufficient or already canceled lane keeping over the lateral lane rim of the wheel to the rail with direct risk of derailment, caused by for example due to defective or incorrect setting of the course.
Sodann, bei speziellen Radausführungen:Then, for special wheel designs:
Etwa ein Versatzrutschen des Radreifens auf dem eigentlichen Radkörper infolge Spannungs- bzw. Reibungsverlust zwischen den Fügungsflächen (Aufschrumpfung) durch Materialermüdung, die ursächlich auch in Verbindung mit Betriebsschwingun gen gesehen werden kann.For example, an offset slip of the wheel tire on the actual wheel body as a result Tension or friction loss between the joining surfaces (shrinking) due to material fatigue, which is also caused in connection with operational vibrations can be seen.
Jedoch können ebenso auch unerkannte Produktionsfehler hierfür mitverantwortlich sein, daß sich feinste Haarrisse im Radreifen ausbreiten und die Festigke~ beein trächtigen.However, undetected production errors can also be responsible for this be that the finest hairline cracks spread in the wheel tire and affect the strength pregnant.
Ein Versatzrutschen des Radreifens würde daher stets ein ernstes Indiz für einen möglichen gravierenden Radablauf-Defekt darstellen.An offset slip of the wheel tire would therefore always be a serious indication for you represent possible serious wheel drain defect.
Des weiteren:Furthermore:
Lagerdefekte, die zuweilen Überhitzung mit beginnenden Radblockaden zur Folge haben können, mit zunächst sicher nur sporadisch und sehr kurzzeitig auftretenden Radablaufverzögerungen bis hin zum völligen Durchrutschen des Rades auf der Schiene, so daß sich möglicherweise während der Fahrt daraus spontan eine Rißstelle in der Lauffläche ausprägen kann, mit akuter Bruch- und Ablösungsgefahr des Radreifens selbst.Bearing defects, sometimes resulting in overheating with beginning wheel blockages may have with at first only sporadically and very briefly occurring Delays of the wheel run through to the complete slipping of the wheel the rail, so that it may spontaneously turn into a while driving Can develop a crack in the tread, with an acute risk of breakage and detachment of the wheel tire itself.
Auch kann ein Blockieren des Radlaufs bzw. Rutschen der Radlauffläche auf der Schiene unter Entgleisungsgefahr herbeigeführt werden durch Anschläge am Bahnkörper, beispielsweise mittels auf die Schienen aufgebrachte sogenannte Hemmschuhe, aber auch durch vieles ähnliche mehr.Blocking of the wheel arch or sliding of the wheel arch on the Rail at risk of derailment are brought about by stops on Web body, for example by means of so-called on the rails Inhibitors, but also by much more.
Diese etwa wesentlichsten Ursachen für Fehlfunktionen der Radabläufe, die sich eben während der laufenden Fahrt ereignen, äußern sich zunächst stets mit einer entsprechenden, mechanisch sowie physikalisch bedingten Raddrehzahländerung. Diese kann als Ankündigung eines möglichen eigentlichen Defekts auch nur extrem kurzzeitig, mithin auch quasi nur punktuell, im Radablauf einer Umdrehung in Erscheinung treten.These are some of the most important causes of malfunctions in the wheel sequences, which can just happen while driving, always express themselves with one corresponding, mechanically and physically related change in wheel speed. As an announcement of a possible actual defect, this can only be extreme for a short time, and therefore only at certain points, in the course of one revolution in Appearance.
Ein entsprechendes Überwachungssystem sollte daher gewährleisten, daß jedes Achs- sowie Antriebsrad bereits einen sich ankündigenden Radablauf-Defekt, mit zunächst noch nicht gravierender Raddrehzahländerung, mittels einer geeigneten und daher hochsensiblen Sensorik erfaßt und zur Auswertung einer Computer steuerung zuführt, die erforderliche Maßnahmen abwägt, unter anderem auch für eine eventuell noch mögliche "moderate" Weiterfahrt.An appropriate monitoring system should therefore ensure that each Axle and drive wheel already with an impending wheel drain defect initially not yet serious wheel speed change, by means of a suitable and therefore senses highly sensitive sensors and for evaluating a computer control that weighs the necessary measures, including for one possibly still possible "moderate" onward journey.
Wobei ohnedies eine besondere Prämisse der Unabhängigkeit des Kontrollsystems von der übrigen Logistiksteuerung zukommen dürfte, weil ein erkannter Fehler im "Vorfeld" eines möglicherweise gravierenden Defekts, unmittelbar darauffolgend nicht jegliche Kontrolle über eine vielleicht noch mit eingeschränkter Geschwindigkeit zulässigen Weiterfahrt ausschließen sollte.In any case, a special premise of the independence of the control system from the rest of the logistics management, because a detected error in the "Apron" of a possibly serious defect, immediately following not any control over a perhaps still limited speed should exclude permissible onward travel.
Damit verbunden ist etwa auch die Fähigkeit, die nach Meldung eines Defekts und eventuellen "moderaten" Weiterfahrt, über die identische Radsensorik auch einen weiteren, oder auch den selben jedoch möglicherweise fortschreitenden Defekt, gleichwohl zu erfassen vermag.This also includes the ability to report a defect and possible "moderate" onward journey, also one via the identical wheel sensor system another, or the same, but possibly progressive defect, is nevertheless able to grasp.
Deswegen sollten an der Radsensorik nach betreffender Defektmeldung keine anschließende mechanische Rejustierung erforderlich sein, die somit auch sicherlich die Kompatibilität mit einer übergeordneten Logistiksteuerung in Frage stellen würde.Therefore, there should be none on the wheel sensor system after the relevant defect message subsequent mechanical readjustment may be necessary, which is therefore certainly also would question the compatibility with a higher-level logistics control system.
Es sind diesbezüglich vorgeschlagene Lösungen zur Überwachung der Radreifen bekannt, die mit fest eingestellten auf dem gleichen Radius liegenden Magnet schalter-Gebern (Permanentmagnete) am Radkörper sowie am Radreifen arbeiten, in Abhängigkeit des gleichzeitigen Passierens des am Fahrgestell gegen überliegend angebrachten elektronischen Magnetschalters (Sensor), so daß bereits nach geringstem Rutschversatz zwischen Radreifen und Radkörper zwar die Signal meldung ausgelöst werden kann, jedoch anschließend werkstattmäßige Rejustie rungen vorgenommen werden müßten, um beispielsweise bei der "moderaten" Weiterfahrt eine erneute Fehlermeldung vom selben Rad zuzulassen.In this regard, there are proposed solutions for monitoring the wheel tires known, the magnet with fixed set on the same radius switch sensors (permanent magnets) on the wheel body and on the wheel tire work, depending on the simultaneous passing of on the chassis against Overlying electronic magnetic switch (sensor), so that already after the slightest slip offset between the wheel tire and the wheel body, the signal message can be triggered, but then afterwards workshop-based readjustment measures would have to be taken, for example, for the "moderate" Continuing to allow another error message from the same bike.
Hinzu kommt der Nachteil einer eher einseitigen und nicht umfassenden Anwen dungsmöglichkeit, die sich nur auf das Versatzrutschen zwischen Radreifen und Radkörper bezieht.In addition, there is the disadvantage of a rather one-sided and not comprehensive application Possibility of application, which only refers to the slip between wheel tires and Refers to the wheel center.
Des weiteren sind bekannt:The following are also known:
Vorrichtungen mit drehzahlabhängiger elektronischer Impulserzeugung, die auf einem rotierenden Umfangskreis Gebersegmente mit konstanter Teilung aufweisen, die einen stationär gegenüberliegend angebrachten elektronischen Sensor (Hall-Effekt- Sensor, Indukt.-Sensor) berührungslos betätigen.Devices with speed-dependent electronic pulse generation based on a rotating circumferential circle have encoder segments with constant pitch that a stationary electronic sensor (Hall effect Actuate sensor, inductor sensor) without contact.
Dieses ist vergleichbar mit einer Betätigung durch Zahnkopf wie auch durch Zahnlücke eines Zahnrades - als Plus-/Minus-Signal vorliegend, so daß ein Prozessor aus der sich ändernden Impulsfolge beispielsweise jeweils eine normale oder maximale Bremsbeschleunigung von einer solchen, die sich nach einem der vorgenannten Radablauf-Defekte ergibt, annähernd schon unterscheiden könnte. This is comparable to actuation by tooth head as well as by Tooth gap of a gear - as a plus / minus signal, so that a Processor from the changing pulse train, for example a normal one or maximum braking acceleration from one that is according to one of the above-mentioned wheel drain defects results, could almost distinguish.
Diese Methode beinhaltet jedoch den Nachteil einer elementar bedingten, relativ geringen Auflösung, die sich kausal aus der direkten Abfolge bzw. Proportionalität der Impulse mit der drehzahlabhängigen Rotation der Gebersegmente ergibt.However, this method has the disadvantage of being elementary, relative low resolution, which is causal from the direct sequence or proportionality which gives impulses with the speed-dependent rotation of the encoder segments.
Das könnte sich in der Praxis so auswirken, daß relativ geringes, punktuelles oder partielles Durchrutschen eines Rades nur in unzureichendem Maße, auch nur mit einer zeitlichen Verzögerung und daher nicht aktuell, erfaßt werden kann.In practice, this could have the effect that relatively small, selective or partial slipping of a wheel is insufficient, even with a time delay and therefore not current, can be detected.
Dieses also relativ späte überdies auch unsensible Ansprechen, etwa im ersten Moment der Radlaufstörung, bringt daher sicherlich daraus resultierende Einschrän kungen für eine optimale Radlaufkontrolle mit sich, indem die zuvor beschriebenen Störungseinwirkungen nicht bereits im sogenannten "Vorfeld" eines gravierenden Defekts umfassend und aktuell erkannt werden können.This relatively late, moreover, also insensitive response, for example in the first Moment of the wheel arch disorder, therefore brings certain restrictions for optimal wheel arch control by using the previously described Interference effects are not already in the so-called "apron" of a serious Defect can be comprehensively and currently recognized.
Aus der Kraftfahrzeug-Sicherheitstechnik, beispielsweise für Antiblockierregelungen (ABS-Systeme), ist die Messwerterfassung für die Raddrehzahländerungen bekannt, die drehzahlabhängig höherfrequente Impulse in analoge Spannungen mittels sogenannter Digitalanalog-Wandler für eine Bremsregelung erzeugt.From automotive safety technology, for example for anti-lock controls (ABS systems), the measurement value acquisition for the wheel speed changes is known, the higher frequency-dependent pulses in analog voltages by means of Generated so-called digital-analog converter for brake control.
Es werden dazu jeweils positive und negative, modifizierte Rechteckhalbwellen erzeugt, zugehörig dem Verlauf des Zahnkopfes und dem der Zahnlücke, wobei die vom Sensor abwechselnd gebildeten "1" und "0" Impuls-Intervalle ein zeitliches Maß für die Anzahl der darin aufzunehmenden höherfrequenten Oszillator-Impulse darstellen, und infolgedessen eine drehzahlabhängige Messwert-Wechselspannung für die Regelung vorliegt.There are positive and negative, modified square half-waves generated, belonging to the course of the tooth head and that of the tooth gap, the "1" and "0" pulse intervals alternately formed by the sensor are a measure of time for the number of higher-frequency oscillator pulses to be recorded represent, and consequently a speed-dependent measured value AC voltage for the regulation.
In der Druckschrift DE 25 53 806 A1 wird ein System dargelegt, das im zuvor beschriebenen Sinne auch der ABS-Regelung dienen soll:In the document DE 25 53 806 A1 a system is set out in the previous the sense described should also serve the ABS regulation:
Es werden hiernach zwei Oszillatoren verwendet, getrennt zugeordnet, für den Zahnkopf sowie für die Zahnlücke.Two oscillators are then used, assigned separately, for the Tooth head as well as for the tooth gap.
Diese Zuordnung geschieht ausschließlich für die erforderliche Kompensation einer der beiden Oszillatoren, wegen in der Praxis vorliegender Breitendifferenzen zwischen Zahnkopf und -lücke, hervorgerufen durch Werkzeug-Normen, die auch in der Fertigung z. B. von Profil- oder Vielkeilwellen der Kraftfahrzeugtechnik auf breiter Basis Anwendung finden.This assignment is done only for the necessary compensation of the two oscillators, due to width differences that exist in practice between tooth tip and tooth gap, caused by tool norms, which also in the manufacturing z. B. from profile or spline shafts of automotive engineering find broad application.
Es soll durch die Einbeziehung auch der Zahnlücke in den Erfassungsvorgang eine Erhöhung der Auflösung bewirkt werden.By including the tooth gap in the acquisition process, Increasing the resolution can be effected.
Um dies zu ermöglichen, werden zu Beginn des Vorgangs, nachdem sich das Fahrzeug in Bewegung gesetzt hat, die Oszillator-Impulse über dem Zahnkopf und Lückenverlauf jeweils separat mittels Periodenzähler ausgezählt, gespeichert und einem Komparator zugeführt, wonach ein Vergleich die entsprechende Korrektur bzw. Abstimmung der Frequenz für die Zahnlücke zur Folge hat, so daß sich fortwährender Betrieb in entsprechender Weise einstellen kann. To make this possible, at the beginning of the process after the Has set the vehicle in motion, the oscillator pulses above the tooth tip and The course of the gaps was counted, saved and separately using a period counter fed to a comparator, after which a comparison the corresponding correction or Tuning the frequency for the tooth gap has the result, so that more and more Operation can be set accordingly.
In der Patentschrift DE 195 24 358 C1, "Warnblinklicht-Einrichtung an Kraftfahr zeugen mit selektiv-angepaßter automatischer Auslösung vorwiegend zur Selektion einer Panikbremsung", wird ein Schaltungs- bzw. Impulsverarbeitungssystem zur Auswertung von Bremsverzögerungen sowie der Erfassung von Raddrehzahlände rungen vorgeschlagen.In the patent specification DE 195 24 358 C1, "hazard warning light device on motor vehicles testify with selectively adapted automatic triggering primarily for selection a panic braking ", a circuit or pulse processing system for Evaluation of braking decelerations and the detection of wheel speed changes proposed.
Es werden an den Rädern oder Antriebsachsen mehrere Drehimpulsgeber (mehrere stationäre Sensoren und nur ein rotierendes Gebersegment oder alternativ, mehrere rotierende Gebersegmente und nur ein stationärer Sensor) umfangsmäßig gleich beabstandet angeordnet und fahrzeuggeschwindigkeitsentsprechend betätigt.There are several rotary encoders on the wheels or drive axles (several stationary sensors and only one rotating encoder segment or alternatively, several rotating encoder segments and only one stationary sensor) circumferentially equally spaced and operated according to vehicle speed.
Die durch die aufeinanderfolgenden Impulse entstehenden Intervalle werden mit Taktimpulsen eines höherfrequenten Taktgenerators (Oszillator) aufgefüllt. Es können daher im Prozessor gemäß der bei abrupter Vollbremsung sich verlängernden Intervalle die sich entsprechend vergrößernden Zahlenwerte zuge ordnet werden, mit vielfältiger Anwendung, beispielsweise auch zu Algorithmen für komplexe Steuerungs- und Regelungsvorgänge;The intervals resulting from the successive impulses become with Clock pulses of a higher-frequency clock generator (oscillator) filled up. It can therefore be in the processor according to the abrupt full braking lengthening intervals the correspondingly increasing numerical values be classified, with diverse application, for example also to algorithms for complex control and regulation processes;
im vorliegenden Anwendungsfall zu einer möglichst realistischen Selektion einer einsetzenden "Panikbremsung", um eine Warnblinklichtanlage automatisch einzuschalten.in the present application for the most realistic selection possible beginning "panic braking" to a hazard warning lights system automatically turn on.
Die Druckschrift DE 198 00 607 A1, "Kontrollvorrichtung für Raddrehzahl änderungen an Kraftfahrzeugen", hat eine weitere Ausgestaltung und Variationsmöglichkeit in den Anwendungen dieses Impulssystems zum Inhalt indem zur markanten Steigerung der Auflösung die Anzahl der Gebersegmente sowie entsprechend angepaßt, die Taktfrequenz zur Auffüllung der Impulsintervalle in außergewöhnlichem Maße ausgeführt werden können. Darin sollen neue Perspektiven zur Weiterentwicklung von ABS/ASR-Regel systemen, etc. gesehen werden können, sowie auch eine kombinierte Anwendung zur Signalanzeige eines plötzlich einsetzenden kritischen Reifendruckverlustes an Kraftfahrzeugen (Reifenzustandserkennung) während laufender Fahrt.The publication DE 198 00 607 A1, "Control device for wheel speed changes to motor vehicles " a further design and possible variation in the applications of this Impulse system to the content by increasing the number significantly the encoder segments and adjusted accordingly, the clock frequency for filling the pulse intervals can be carried out to an extraordinary extent. This should open up new perspectives for the further development of ABS / ASR rule systems, etc. can be seen, as well as a combined application to signal a sudden onset of critical tire pressure loss Motor vehicles (tire condition detection) while driving.
Hierzu wird im Anspruch 3 dieser Druckschrift auch eine voraussichtlich leistungsfähigere Sensorik beschrieben, die auf der rotierenden Impulsgeberseite permanentmagnetische Impulsgebersegmente in entsprechend umfangsmäßig kontinuierlicher Teilung aufweist, die auch dort integriert im Fertigungsprozess dauermagnetisiert sein können, und alle in gleicher Polarität ausgerichtet sind - und auf der ruhenden Sensorseite, als Piezoquarz-Sensor ausgeführt ist, welcher in seinem äußeren Aufbau ein auf die Piezoquarz-Anordnung (Einfach- oder Serienlage) unter erforderlicher statischer Vorspannung aufgebrachtes permanentmagnetisches Abschlußelement trägt, das infolge der gleichnamigen Pol-Ausrichtung zu den gegenüberliegenden Gebersegmenten einen infolgedessen abstoßenden Druckeffekt bei entsprechend geringem Luftspalt auf die Piezoquarz-Anordnung ausübt, so daß insgesamt ein im Ablauf in bezug auf Amplitudenform und Timing exakt reproduzierbares Spannungssignal als verwertbarer Schaltimpuls zur Bildung der Intervalle erzeugt werden kann. For this purpose, one is also likely in claim 3 of this document more powerful sensors described on the rotating encoder side permanent magnetic pulse generator segments in corresponding circumferential continuous division, which is also integrated there in the manufacturing process can be permanently magnetized, and all are aligned in the same polarity - and on the stationary sensor side, designed as a piezo quartz sensor, which in its outer structure is based on the piezo quartz arrangement (single or serial position) permanent magnetic applied under the required static preload Closing element that is due to the pole orientation of the same name to the opposite encoder segments a repulsive pressure effect as a result with a correspondingly small air gap on the piezo quartz arrangement, so that a total of exactly in terms of amplitude shape and timing reproducible voltage signal as a usable switching pulse to form the Intervals can be generated.
Auch zeigt in diesem Zusammenhang die Patentschrift DE 31 14 352 C2 verschiedene Ausführungen eines Piezoquarz-Sensors, die jedoch im Unterschied zu der vorgehend erwähnten Ausführung durch die Betätigungskraft auslenkbare Piezoquarz-Plättchen besitzen, und nicht das Merkmal aufweisen, daß eine Piezoquarz-Anordnung unter einer definierten statischen Vorspannung vorliegt. Dieses bedeutet eine im Gehäuse vollkommen feste und stirnseitig verspannte, von der Betätigungskraft nicht auslenkbaren Plättchenanordnung, mit Elektroden- und Isolierlagen, die ebenso das darüber aufgefügte permanentmagnetische Abschlußelement (Aktuator) mit einbeziehen.Patent 31 31 352 C2 also shows in this context Different versions of a piezo quartz sensor, but in contrast to the above-mentioned embodiment deflectable by the actuating force Piezo quartz plates have, and do not have the feature that a Piezo quartz arrangement is present under a defined static bias. This means that the housing is completely fixed and braced on the front the actuating force non-deflectable plate arrangement, with electrodes and Insulation layers that also have the permanent magnetic added above them Include the end element (actuator).
Dieser unterschiedliche Aufbau hat eine signifikant unterschiedliche Charakteristik der Impulserzeugung und Anwendungsmöglichkeiten zur Folge.This different structure has a significantly different characteristic of the Impulse generation and possible applications.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein umfassendes Überwachungssystem für die Radabläufe an Hochgeschwindigkeits-Schienenfahr zeugen vorzuschlagen, das die eingangs aufgezählten wesentlichsten und folgenschwersten Fehlfunktionen der Radabläufe augenblicklich und somit hochsensibel erfassen kann.The present invention has for its object a comprehensive Monitoring system for the wheel drains on high-speed rail travel testify to suggest that the most essential and most serious malfunctions of the wheel sequences instantaneously and thus can capture highly sensitive.
Ferner sollten damit weitere Lösungswege verbunden werden können, die den zunehmenden Sicherheitsanforderungen eines Hochgeschwindigkeits-Schienen verkehrs gerecht werden, indem vor allem ein Höchstmaß an Kompatibilität sowie Flexibilität gewährleistet ist, wie dieses nur mit softwaregesteuerten Prozessor- Anwendungen realisierbar erscheint.Furthermore, it should be possible to connect further solutions that the increasing safety requirements of a high speed rail traffic justice, especially by providing maximum compatibility as well Flexibility is guaranteed, like this only with software-controlled processor Applications seems feasible.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.This object is solved by the features of claim 1.
Das zum Stand der Technik beschriebene Schaltungs- bzw. Impulsverarbeitungs system zur Auswertung von Bremsverzögerungen sowie der damit verbundenen Erfassung von Raddrehzahländerungen an Kraftfahrzeugen bietet zur umfassenden Lösung der vorliegenden Problematik sowie Aufgabenstellung eine spezifische Anwendung mit effektvollen Auswirkungen:The circuit or pulse processing described in the prior art system for evaluating braking decelerations and the associated Acquisition of wheel speed changes on motor vehicles offers comprehensive A solution to the problem at hand as well as a specific task Application with effective effects:
Eine bestimmte empirisch festzulegende Anzahl umfangsmäßig gleich beabstandeter Impulsgeber (-Segmente), jedoch zu dieser speziellen Ausführung eher separate auf geeignetem Umfang bzw. der Radreifenflanke plazierte und für den Bahnbetrieb größer und robuster ausgelegte Geberelemente betätigen berührungslos einen stationär etwa am Fahrgestell angebrachten Aufnehmer-Sensor, bilden somit in Abhängigkeit zur Rotation des Rades (Radsatz) entsprechende Zeitsequenzen durch die Impulsintervalle, die jeweils mit den höherfrequenten Impulsen der quarzge takteten und somit konstanten Zeitschiene (Impulsgenerator / Oszillator) mit einer bestimmten Anzahl Taktimpulsen zu einer betreffenden Summenzahl addiert aufgefüllt werden. A certain number to be determined empirically and circumferentially equally spaced Pulse generator (segments), but rather separate for this special version placed on a suitable circumference or the side of the wheel tire and for rail operations larger and more robust encoder elements operate one without contact sensor sensors attached to the chassis, for example, form in Depending on the rotation of the wheel (wheel set) corresponding time sequences the pulse intervals, each with the higher-frequency pulses of the quartz clocked and thus constant timeline (pulse generator / oscillator) with a certain number of clock pulses added to a relevant total number be replenished.
Die dadurch entstehenden im Prozessor kontinuierlich abgebildeten Zahlenketten, die insbesondere im Gegensatz zu luftbereiften Kraftfahrzeugrädern - da konstanter metallischer Radumfang vorliegt - auch als Zahlenwert auf das aktuelle jeweilige Intervall bezogen einem ganz bestimmten Geschwindigkeitsparameter zuzuordnen sind, werden jeweils solange gespeichert (Puffer-/Ringspeicher), wie dies die somit quasi kontinuierliche Auswertung respektive Überwachung erfordert.The resulting number chains that are continuously displayed in the processor especially in contrast to pneumatic tires for motor vehicles - because they are more constant There is a metallic wheel circumference - also as a numerical value for the current one Assign interval related to a very specific speed parameter are saved (buffer / ring buffer) as long as they are quasi continuous evaluation or monitoring required.
Damit sind die entsprechenden Referenzvergleiche unter den betreffenden Radab läufen (Radsätze) einer Fahrwerksgruppe unter höchster Auflösung und Genauig keit herzustellen, die im direkten digitalen Zahlenwertvergleich unter Einbeziehung normal auftretender Toleranzabweichungen aktuelle Aussagen bei einem einsetzenden Radablauf-Defekt zulassen.So that the corresponding reference comparisons among the relevant wheel are runs (wheel sets) of a chassis group with the highest resolution and accuracy ability to produce, which is included in the direct digital comparison of numerical values tolerance deviations that occur normally, current statements for a Allow starting wheel drain defect.
Bei entsprechender Auslegung wird es offensichtlich, daß geringstes Durchrutschen bzw. resultierende Raddrehzahländerungen genügen, auch ein plötzlicher begrenzter Rutschversatz eines Radreifens mit relativer Raddrehzahländerung, um eine differenzierbare Referenzaussage über den Prozessor mit entsprechender Software zu erhalten.With an appropriate design, it becomes obvious that the slightest slippage or resulting wheel speed changes are sufficient, even a sudden one limited slip offset of a wheel tire with relative change in wheel speed, a differentiable reference statement about the processor with corresponding Get software.
Dies beinhaltet offensichtlich auch die aktuelle Erfassung des Momentes der Entgleisung, die stets auch mit einer, wenngleich zunächst auch nur geringfügigen Raddrehzahländerung einhergeht, und über diesen Zahlenwert-Referenzvergleich, beispielsweise innerhalb einer Radgruppe, sehr frühzeitig signalisiert werden kann. Auch ist damit signaltechnisch die Möglichkeit über den Prozessor gegeben, das einzelne betroffene Rad zu identifizieren.This obviously also includes the current recording of the moment of the Derailment, which always with one, although initially only slight Wheel speed change goes hand in hand, and over this numerical value reference comparison, for example within a wheel group, can be signaled very early. In terms of signaling, this also gives the processor the ability to: identify individual affected wheel.
Als Voraussetzung kann sicherlich davon ausgegangen werden, daß unter der Annahme einer ausreichenden Anzahl nicht alle am quasi kontinuierlichen Referenzvergleich beteiligten Räder im selben Moment den identischen Störungs verlauf statistisch gesehen aufweisen, so daß mit einer speziellen Software sichere Differenzierungsaussagen getroffen werden können.As a prerequisite, it can certainly be assumed that under the Assumption of a sufficient number not all at the quasi-continuous Reference comparison involved wheels at the same moment the identical fault Statistically seen history, so that with special software secure Differentiation statements can be made.
Eventuell ergeben sich im Hinblick auf Einflüsse dieser hohen Geschwindigkeiten auch "normale", schleichende und leichte Raddrehzahlschwankungen innerhalb der Vergleichs-Radgruppen, etwa bei Weichenüberfahrten oder Kurvenfahrten, so daß auch hier mit entsprechender Software sicherlich eine vorliegende Charakteristik dieser Schwankungen mit den "echten" Radablauf-Defekten zu differenzieren sein wird.This may result in the influence of these high speeds also "normal", creeping and slight wheel speed fluctuations within the Comparison wheel groups, such as when crossing points or cornering, so that here too, with the appropriate software, there is certainly an existing characteristic to differentiate these fluctuations with the "real" wheel drain defects will be.
Diese direkte und softwaregesteuerte, ausschließlich sich im Prozessor vollziehende Vergleichsmethode bietet den beträchtlichen Vorteil der erheblich zu steigernden Möglichkeiten einer hochsensiblen Auflösung und Flexibilität, beispielsweise auch mit möglicher Anwendung von komplexen Algorithmen, jeweils auf ein einzelnes sowie kleinstes Winkelsegment (min. Geberabstand) des ablaufenden Radumfanges bezogen. This direct and software-controlled, exclusively in the processor Comparison method offers the considerable advantage of being significantly increased Possibilities of a highly sensitive resolution and flexibility, for example too with possible application of complex algorithms, each on a single one as well as the smallest angle segment (min. encoder distance) of the running wheel circumference based.
In diesem Sinne wird sich auch bei einem plötzlichen und begrenzten Rutschversatz eines Radreifens die demgemäße relative Drehzahländerung erfassen und auswerten lassen, ohne jedoch einer anschließenden Rejustierung zu bedürfen, um erneute diesbezügliche Fehlermeldungen während laufender Fahrt aufnehmen zu können.With this in mind, even with a sudden and limited slip offset of a wheel tire record and evaluate the corresponding relative speed change leave, but without a subsequent readjustment in order to renew to be able to record related error messages while driving.
Die Geberelemente der Sensorik müssen somit bei einer Ausführung mit Radreifen zur Erfassung der relativen Drehzahländerung an diesen selbst befestigt oder integriert gefertigt sein.The sensor sensor elements must therefore be used in a version with wheel tires attached to itself to detect the relative speed change or be made integrated.
Bei den vorliegenden Geschwindigkeiten, bis zu 350 km/h, ergeben sich für die Radsensorik unter dieser Anwendung höchste Anforderungen an eine maximale Schaltfrequenz sowie Reproduzierbarkeit der Impulssignale, um effektive und sichere Wirkungsweise zu erzielen.At the available speeds, up to 350 km / h, for the Wheel sensors under this application have the highest requirements for maximum Switching frequency and reproducibility of the pulse signals in order to be effective and to achieve safe functioning.
Zum genannten Stand der Technik wird eine voraussichtlich leistungsfähigere und störungsunanfälligere Variante der Impulserzeugung auf der Basis des piezoelektrischen Effekts dargelegt und vorgeschlagen. Im Gegensatz dazu arbeiten bisher die verwendeten Sensoren bekanntlich auf induktiver Basis, mit Signalgabe unter metallischer Annäherung; oder dementsprechend sind auch solche bekannt, die unter Ausnutzung des Hall- Effekts (Magnetfeldänderungen) Schaltsignale erzeugen.The state of the art mentioned will probably be more powerful and less sensitive variant of the pulse generation on the basis of the piezoelectric effect presented and proposed. In contrast to this, the sensors used are known to work up inductive base, with signaling under metallic approach; or accordingly, those are also known which, using the Hall Effect (magnetic field changes) generate switching signals.
Bei dieser piezoelektrischen Variante werden die rotierenden permanentmagnetischen Gebersegmente, die alle in gleichbleibender Polarität ausgerichtet sind, den stationär unter gleichnamiger Pol-Ausrichtung gegenüberliegend und mit geringem Luftspalt angebrachten Piezoquarz-Sensor passieren und jeweils mit leichten (abstoßenden) Druck-Effekten beaufschlagen.In this piezoelectric variant, the rotating ones permanent magnetic encoder segments, all in constant polarity are aligned, the stationary under the pole orientation of the same name Piezo quartz sensor located opposite and with a small air gap pass and apply slight (repulsive) pressure effects.
Erfindungsgemäß wird nun alternativ sowie in Ergänzung gleichwohl auch die folgende entsprechend abgewandelte Methode vorgeschlagen, die einem robusten Betrieb für Schienenfahrzeuge, insbesondere aus Gründen der Betriebs- und Umweltbedingungen, noch eher gerecht werden dürfte:According to the invention, the alternative is now also available as a supplement proposed the following modified method, which is robust Operation for rail vehicles, in particular for reasons of operating and Environmental conditions, should be more fair:
Es werden hierzu die mit dem Rad rotierenden Geberelemente nicht permanentmag netisch ausgeführt, sondern bestehen aus entsprechend remagnetisierbarem Werkstoff.For this purpose, the encoder elements rotating with the wheel are not permanently magnetized netisch executed, but consist of appropriately remagnetisable Material.
Eventuell genügt spezieller Stahl, so daß voraussichtlich diese Geberelemente z. B. an der Radflanke respektive an der Radreifenflanke mit angegossen und entsprechend bearbeitet werden können.Special steel may be sufficient, so that these donor elements are likely to be used e.g. B. cast on and on the wheel flank or on the wheel tire flank can be edited accordingly.
Unter Rotation werden diese jeweils beim Passieren des Piezoquarz-Sensors die statische Vorspannung impulsartig und dynamisch überlagert infolge der Magnetisierung entlasten (entsprechend geringer Luftspalt mit ca. 3÷5 mm vorausgesetzt), da über das unter statischer Vorspannung aufgebrachte und im Sensorkopf integrierte permanentmagnetische Abschlußelement (Aktuator) jeweils ein relativer Zug-Effekt auf die Piezoquarz-Anordnung (Einfach- oder Serienlage) ausgeübt wird, so daß ein elektronisch verstärktes Signal, etwa auch in umgekehrter elektrischer Polarität, vorliegt.With rotation, they become each when they pass the piezo quartz sensor static preload impulsed and dynamically superimposed as a result of the Relieve magnetization (correspondingly small air gap with approx. 3 ÷ 5 mm assuming), since the applied under static prestressing and in Sensor head integrated permanent magnetic termination element (actuator) each a relative pull effect on the piezo quartz arrangement (single or series position) is exercised so that an electronically amplified signal, for example in reverse electrical polarity.
Auftretende Spannungsdifferenzen, elektrischer wie mechanischer Art, beispielsweise hervorgerufen durch Temperaturschwankungen sowie auch durch Fertigungs toleranzen, sind daher durch die überlagerte dynamische Impulserzeugung von keiner Bedeutung und können außerdem bekanntlich leicht kompensiert werden.Voltage differences that occur, both electrical and mechanical, for example caused by temperature fluctuations as well as by manufacturing tolerances are therefore due to the superimposed dynamic pulse generation of of no importance and can also be easily compensated for.
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